但是，如果用戶無法接觸模塑模塊內的頂部反饋電阻，該如何測量環路響應？如果器件不需要頂部反饋電阻，而是使用輸出電壓檢測引腳，又該如何測量環路響應？對于這兩個問題，通過比較常規測量方法和新型測量方法的環路響應波特圖，可以給出解答。

如圖1所示，測量環路響應的常規方法是在 V_OUT節點和頂部反饋電阻之間插入一個小值電阻。只有用戶可以接觸到頂部反饋電阻時，才能使用這種方法。

許多電源模塊的頂部反饋電阻位于電源封裝內部，無法接觸。若將頂部反饋電阻硬連線到V_OUT節點，則輸出電壓絕不會超過反饋電阻分壓器設定的電壓。如果頂部反饋電阻不是硬連線，在降壓型穩壓器中，一旦該電阻連接不當或發生故障，則V_OUT節點電壓可能會升高到與輸入電壓一樣高。ADI公司的許多μModule?器件都將頂部反饋電阻模塑在模塊內部，以提供額外的保護。但這樣一來，便無法用常規方法測量環路響應。圖2顯示了LTM8074及其無法接觸的頂部反饋電阻。

LTM8074

另一種特殊情況是模塊使用輸出電壓檢測引腳(V_OSNS)來調節V_OUT電壓。如圖3中的簡化框圖所示，由于該設置使用基準電流源，而不是通常的基準電壓源，因此沒有頂部反饋電阻。LTM4702使用該基準電流電路來調節輸出電壓。

LTM4702

圖3. 顯示V_OSNS電路的簡化框圖。

如果沒有辦法測量電源的環路響應，就必須完全依靠系統的瞬態響應來確定穩定性。瞬態響應測試用于檢查在 V_OUT節點施加負載階躍時V_OUT的電壓響應。瞬態響應示例如圖4所示。根據波形，通過測量從施加負載階躍到輸出電壓開始恢復的時間，可以估算帶寬(?_BW)。控制環路的帶寬等于該恢復時間(tr)與∏乘積的倒數。在此示例中，恢復時間約為4 μs，帶寬為80 kHz。

雖然通過瞬態響應可以了解有關系統環路響應的一些信息，但確切的相位裕量和增益裕量只能通過測量來確定。

對于使用輸出電壓檢測引腳的情形，環路響應測量與常規測量方法類似。只需在 V_OUT節點和 V_OSNS引腳之間放置一個小值電阻即可。如圖3所示，將擾動信號施加于該電阻，然后測量環路響應。

對于頂部反饋電阻位于模塊內部而無法接觸的情形，采用新型環路測量技術時需要格外小心。如圖5所示，必須安裝一個并聯電阻分壓網絡，并將擾動信號置于底部反饋電阻和地之間插入的電阻上。務必使并聯電阻分壓網絡盡可能靠近反饋電阻網絡，以盡量減少誤差。

第1步：

在R2和地之間插入20 Ω R_PERT電阻。將擾動信號施加于 R_PERT。

第2步：

選擇R4，其值應在500 Ω至1 kΩ范圍內。見注釋1。

第3步：

計算并聯電阻分壓網絡比率。n = R2/R4。

第4步：

使用第3步中的比率n計算R3和C_FF2。

第5步：

重新構建包括前饋電容和電容C_M的并聯電阻分壓網絡，以消除擾動信號帶來的附加電容的影響。見注釋2。

公式：

1. n = R2/R4

2. R3 = R1/n

3. C_FF2 = n × C_FF1

4. C_M = n × C_PERT

注釋1：

選擇R4，使得R2比R4大40到100倍。這樣，由R2和R3組成的電阻網絡將在反饋環路的測量中起主導作用。

注釋2：

如果無法可靠地測量擾動信號的寄生電容，可以通過迭代試驗的方式，憑借經驗確定C_M電容。

新型測量方法產生的環路響應與常規方法相同，如圖6所示。

借助這種新型測量方法，用戶現在無需接觸頂部反饋電阻即可確定環路響應。用戶不再需要使用帶寬有限且誤差較大的低效方法，也不必僅依賴負載瞬態響應來評估環路穩定性。

參考文獻

Henry Zhang，“應用筆記149：開關模式電源的模型和環路補償設計”，凌力爾特，2015年1月。 

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作者簡介

Adam Huff是ADI公司電源模塊部的高級設計工程師。他自2005年加入ADI公司以來，在電源模塊部擔任過多個職務。他擁有普渡大學電氣工程技術學士學位。 

George (Zhijun) Qian是ADI公司電源模塊高級設計經理，負責所有LTM80xx產品和部分LTM46xx/LTM47xx產品。他擁有浙江大學電力電子學士學位和碩士學位，以及美國中佛羅里達大學電力電子博士學位。他于2010年初加入ADI公司。